Een semi-stochastisch cell-based model voor de ontwikkeling van een longcarcinoom

Een semi-stochastisch cell-based model voor de ontwikkeling van een longcarcinoom

Van der Meijden, R.P.

Vermolen, F.J. (mentor)

Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science

Applied mathematics

2013-02-27

In de geneeskunde wordt het gebruik van wiskundige modellen en computersimulaties steeds belangrijker. Zo kan steeds beter voorspeld worden hoe complexe systemen in het lichaam reageren op externe factoren zoals medicijnen. Een toepassing hiervan vindt men in kankeronderzoek. Cellen in het menselijk lichaam kunnen op twee manieren worden aangezet tot beweging. Actieve migratie wordt veroorzaakt doordat cellen elkaars aanwezigheid voelen en naar elkaar toe bewegen. Passieve migratie ontstaat als twee cellen tegen elkaar aan komen te liggen en door een afstotende kracht uit elkaar gaan bewegen. De fysieke eigenschappen van de cel en zijn omgeving beïnvloeden de mate waarin deze vormen van migratie plaatsvinden. Cellen maken ook een cyclus van groei en deling door, waarin een passieve "pauzestand'' aan kan worden genomen als weefselgroei niet gewenst is. Als er een teveel aan cellen is, kunnen individuele cellen overgaan tot geprogrammeerde sterfte, de zogenaamde apoptose. De kansen dat een cel overgaat tot deling of sterfte worden beïnvloed door de mate waarin aanliggende cellen druk uitoefenen. Bij tumorcellen is dit mechanisme, dat ervoor zorgt dat cellen bij het juiste weefselvolume in "pauzestand'' raken, ontregeld en gaan ze als gevolg hiervan ongecontroleerd en snel delen. Hierdoor wordt gezond weefsel weggedrukt en kan dit afsterven. Als een tumor zich uitbreidt naar ander weefsel spreken we van uitzaaiingen en lijdt het betreffende organisme aan kanker. In dit project is de manier waarop cellen elkaar onderling aanzetten tot migratie, groei en sterfte gemodelleerd en zijn de beginstadia van de ontwikkeling van een kolonie tumorcellen geïmplementeerd. In het bijzonder kijken we hierbij naar eenlagig plaveiselepitheel, zoals dat zich in de longblaasjes bevindt. Dit is gemodelleerd als een celkweek van een laag dik dat zich bevindt op een substraat dat ingekapseld is door een weefselwand. De beweging en groei worden beide met een Euler voorwaartse methode geïntegreerd. De nadruk is gelegd op een realistische en tijdsefficiëntie implementatie. Dit heeft geleid tot een model dat klaar is voor verder gebruik in onderzoek naar de eerste stadia van de ontwikkeling van een tumor.

celmigratie
celdeling
tumorvorming

http://resolver.tudelft.nl/uuid:f09f2322-04cd-4c3a-b3cd-2c5dd0081055

Student theses

bachelor thesis

(c) 2013 Van der Meijden, R.P.